倾佳电子提供SiC碳化硅MOSFET正负压驱动供电与米勒钳位解决方案

SiC碳化硅MOSFET正负压驱动供电与米勒钳位解决方案

倾佳电子(Changer Tech)-专业汽车连接器及功率半导体(SiC碳化硅MOSFET单管,SiC碳化硅MOSFET模块,碳化硅SiC-MOSFET,SiC功率模块驱动板,驱动IC)分销商,聚焦新能源、交通电动化、数字化转型三大方向,致力于服务中国工业电源,电力电子装备及新能源汽车产业链。

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一、背景与需求

SiC MOSFET因其高耐压、耐高温、低损耗及高频特性,已成为电力电子系统中的核心功率器件。然而,其低阈值电压(VGS(th))和高开关速度的特性,易受米勒效应影响导致误开通风险,对驱动设计提出了更高要求。为此,正负压驱动供电与米勒钳位功能成为保障SiC MOSFET可靠运行的关键技术。

二、正负压驱动供电方案

1. 驱动架构设计BASiC基本半导体提供完整的驱动板解决方案,核心组件包括:

隔离驱动芯片:BTD5350MCWR,支持峰值电流10A,集成米勒钳位功能。

电源控制芯片:BTP1521F,BTP1521P,正激拓扑,输出功率6W,可为副边驱动提供稳定的正负压(+18V/-4V)。

隔离变压器:TR-P15D523-EE13,传输功率4W,支持双通道隔离供电。

2. 正负压生成机制

电压转换:通过全桥逆变拓扑与稳压管分压,生成+18V(开通)和-4V(关断)驱动电压,确保SiC MOSFET在关断时深度负偏置,抑制误开通。

关键参数:

工作频率:477kHz(通过电阻编程调节)。

软启动时间:1.5ms,避免浪涌电流冲击。

三、米勒钳位功能实现与优化

1. 米勒效应挑战在桥式拓扑中,上管开通时产生的dv/dt通过下管寄生电容Cgd引发米勒电流(Igd=Cgd⋅dv/dt),导致下管门极电压抬升。SiC MOSFET因低阈值电压较低(高温下更低),更易因米勒电流误开通。

2. 米勒钳位设计

驱动芯片集成Clamp脚:BTD5350系列通过Clamp脚直接连接门极,提供低阻抗泄放路径,将米勒电流导向负电源轨。

负压强化关断:在关断期间,Clamp脚通过内部比较器(阈值2V)触发MOSFET导通,将门极快速拉至-4V,抑制电压波动。

3. 实测效果对比

无钳位:下管门极电压抬升至7.3V(常温)或2.8V(负压驱动),远超阈值。

有钳位:门极电压稳定在2V(常温)或0V(负压驱动),完全消除误开通风险。

4. 多管并联设计

均流策略:每个门极独立驱动电阻(如Rg=3.3Ω),确保开关一致性。

二极管隔离:Clamp脚串入肖特基二极管(如D3/D4),避免并联路径干扰。

四、辅助电源与系统集成

1. 反激拓扑设计

输入范围:600V~1000V直流母线,适配工商业PCS高压需求。

核心器件:采用1700V SiC MOSFET(B2M600170R或者B2M600170H)作为原边开关管,耐压与效率兼顾。

控制芯片:BTP284xx系列支持欠压保护与高频工作(500kHz),输出功率50W。

2. 驱动板集成方案

即插即用设计:BSRD-2423-E501驱动板支持1200V SiC MOSFET,集成隔离电源与保护功能。

故障管理:短路退饱和保护与软关断(2μs斜率),避免器件损坏。

六、结论

BASiC基本半导体的SiC MOSFET驱动解决方案,通过正负压供电、米勒钳位功能及优化的并联设计,显著提升了 电力电子系统使用SiC碳化硅MOSFET的可靠性与效率。实测数据表明,其在高温、高负载工况下的损耗与结温控制优于行业竞品,为高频、高功率密度应用提供了理想的技术支撑。随着SiC器件成本的持续降低,该方案在更广泛的新能源领域实现规模化应用。

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